10 самых ярких достижений физики 2017 года

2017 год оказался богатым на интересные эксперименты и неожиданные открытия.

Фото Global Look Press.

Технология заставляет молекулы самостоятельно собираться в нужные структуры.

Иллюстрация Peter Abbamonte, U. of I. Department of Physics, Frederick Seitz Materials Research Laboratory.

Новый компьютер использует квазичастицы поляритоны.

Иллюстрация DARPA.

Квантовое состояние фотона впервые "переслали" с Земли на спутник.

Иллюстрация geralt/pixabay.

Алмазные наковальни позволяют создать огромные давления.

Иллюстрация R. Dias, IF Silvera.

Новый лазер установил мировой рекорд по средней мощности.

Фото Global Look Press.

Уникальная установка позволяет проверять построения, давно выполненные теоретиками.

Фото Maximilien Brice / Wikimedia Commons.

Явление впервые наблюдалось при комнатной температуре.

Иллюстрация Massachusetts Institute of Technology.

Творение экспериментаторов демонстрирует "кристаллическую" упорядоченность не в пространстве, а во времени.

Иллюстрация E. Edwards/JQI.

Сверхпроводимость позволяет создавать провода, в которых не теряется энергия.

(фото AmpaCity).

Физики воссоздали в термоядерном реакторе условия в недрах звёзд.

Иллюстрация LLNL.

Декабрь – время подводить итоги. Редакция проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) отобрала для вас десять самых интересных новостей, которыми нас в уходящем году порадовали физики.

Новое состояние вещества

Технология заставляет молекулы самостоятельно собираться в нужные структуры.

Состояние вещества под названием экситоний было теоретически предсказано почти полвека назад, но получить его в эксперименте удалось только сейчас.

Такое состояние связано с образованием конденсата Бозе из квазичастиц экситонов, представляющих собой пару из электрона и дырки. Мы уже объясняли, что означают все эти мудрёные слова.

Компьютер на поляритонах

Новый компьютер использует квазичастицы поляритоны.

Эта новость пришла из Сколково. Учёные Сколтеха реализовали принципиально новую схему работы компьютера. Её можно сравнить со следующим методом поиска нижней точки поверхности: не заниматься громоздкими вычислениями, а опрокинуть над ней стакан с водой. Только вместо поверхности было поле нужной конфигурации, а вместо воды – квазичастицы поляритоны. Наш материал поможет разобраться в этой квантовой премудрости.

Квантовая телепортация "Земля-спутник"

Квантовое состояние фотона впервые "переслали" с Земли на спутник.

Квантовая телепортация (передача квантового состояния с помощью запутанных фотонов) – одна из самых многообещающих технологий последних десятилетий.

В 2017 году китайские физики сделали новый шаг к квантовому интернету. Они впервые осуществили телепортацию одиночных фотонов со спутника на Землю. Расстояние между "пунктом А и пунктом Б" составило 1400 километров, а передача сигнала велась по лазерному лучу.

"Вести.Наука" сообщали подробности этого выдающегося достижения.

Металлический водород

Алмазные наковальни позволяют создать огромные давления.

В самом начале 2017 года пришла волнующая новость: физики из Гарвардского университета заявили, что им удалось получить стабильный металлический водород.

Напомним, что твёрдое вещество называется металлом, если часть его электронов не привязана к атомам, а свободно движется по всему кристаллу. Теоретически предсказано, что при самых экстремальных давлениях в металлическую форму переходит и водород. На практике такое состояние удавалось воссоздать лишь на тысячную долю секунды.

И вот гарвардские учёные объявили, что смогли создать стабильный образец. Стабильный металлический водород, как ожидается, сохранится и при обычных условиях. Более того, будет столь вожделенным для человечества сверхпроводником при комнатной температуре.

Мы рассказывали об этом громком эксперименте и о возражениях скептиков.

Лазер рекордной мощности

Новый лазер установил мировой рекорд по средней мощности.

В уходящем году команда британских и чешских учёных заявила об успешном испытании лазера-рекордсмена. Устройство, получившее название "Бивой" в честь силача из чешских легенд, развивает среднюю мощность в один киловатт.

Эта цифра может показаться скромной, тем более на фоне "собратьев" лазера, выдающих до 1015 ватт. Но такие громадные значения достигаются лишь в кратких импульсах излучения, которые испускаются достаточно редко. В связи с долгими паузами между импульсами средняя по времени мощность таких гигантов невелика. Так что по этому параметру "Бивой" действительно впереди планеты всей.

Мы говорили о том, где человечеству может пригодиться эта "силушка богатырская".

Столкновение фотонов на Большом адронном коллайдере

Уникальная установка позволяет проверять построения, давно выполненные теоретиками.

Столкновение двух фотонов, или, как говорят специалисты, рассеяние света на свете – это классический эффект, который теоретически описан во многих учебниках квантовой физики. Но наблюдать его экспериментально до сих пор не удавалось, во всяком случае "в чистом виде", без посредничества мезонов.

И тут в очередной раз на помощь физикам пришёл Большой адронный коллайдер. "Вести.Наука" объясняли, чего удалось добиться исследователям и при чём здесь атомы свинца.

Взаимодействие фотонов при комнатной температуре

Явление впервые наблюдалось при комнатной температуре.

У фотонов много разных способов взаимодействовать друг с другом, и занимается ими наука под названием нелинейная оптика. И если рассеяние света на свете удалось наблюдать лишь недавно, то эффект Керра давно знаком экспериментаторам.

Однако в 2017 году его впервые удалось воспроизвести для отдельных фотонов при комнатной температуре. Мы подробно рассказывали об этом интересном явлении, которое тоже в каком-то смысле можно назвать "столкновением частиц света", и о технологических перспективах, которые в связи с ним открываются.

Кристалл времени

Творение экспериментаторов демонстрирует "кристаллическую" упорядоченность не в пространстве, а во времени.

В пустом пространстве ни одна точка не отличается от другой. В кристалле всё иначе: есть повторяющаяся структура, которая называется кристаллической решёткой. Возможны ли подобные структуры, которые без затрат энергии повторяются не в пространстве, а во времени?

Как оказалось, да. Рассказываем, как это выглядит на практике.

Странное поведение вихрей в полупроводниках

Сверхпроводимость позволяет создавать провода, в которых не теряется энергия.
(фото AmpaCity).

Вихри Абрикосова – это кольцевые токи в сверхпроводниках. Это явление давно изучается физиками, и всё же в уходящем году оно преподнесло учёным сюрприз.

Исследователи получили уникальные изображения этих структур и обнаружили, что поведение вихрей не укладывается ни в какие существующие теории. Начать с того, что они движутся со скоростью более 70 тысяч километров в час (это быстрее любого космического зонда). Какие ещё безобразия вытворяют эти квантовые токи, читайте в нашем материале.

"Звёздные" термоядерные реакции на Земле

Физики воссоздали в термоядерном реакторе условия в недрах звёзд.

Промышленный термоядерный реактор – заветная мечта человечества. Но эксперименты длятся уже более полувека, а вожделенной практически бесплатной энергии нет как нет.

И всё же в 2017 году был сделан важный шаг в этом направлении. Исследователи впервые практически в точности воссоздали условия, царящие в недрах звёзд. Рассказываем, как им это удалось.

Будем надеяться, что и 2018 год будет столь же богат на интересные эксперименты и неожиданные открытия. Следите за новостями. Кстати, мы делали для вас и обзор 15 самых интересных астрономических событий уходящего года.